JP3244268B2 - ロボツト座標系と視覚座標系のワークの位置・姿勢の換算方式 - Google Patents
ロボツト座標系と視覚座標系のワークの位置・姿勢の換算方式Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はロボット座標系と視覚座標系のワークの位置
・姿勢の情報の換算方式に関するもので、視覚を持つロ
ボツトに於いてワークの姿勢の有無にかかわらず利用で
きるものである。 （従来の技術） 本発明に係る従来技術としては、特開昭60−252914号
公報がある。 このものは比較的簡単な方法により視覚センサ座標示
の位置情報をロボツトの基準座標系の位置情報に換算す
る座標情報の換算方式である。 （発明が解決しようとする問題点） しかし前記方式は視覚センサをロボツトから独立させ
ていればロボツト座標と視覚座標の関係は一度このシス
テムを構成すれば変わることはないが、ロボツト座標内
に複数の計測を行う場合には、独立した多くの視覚セン
サを付ける必要がある。 更に従来の方式ではワークの姿勢を情報として得るこ
とはできない。 従つて次のような問題点がある。 （１） 座標変換が位置に対して行われているために、
軸対称の様なワークはよいが姿勢を持つワークに関して
はワークを把持組付ができない。 （２） 視覚センサの数が多くなるためにコストアツプ
になる。 （３） 対象製品等が変更となつて、視覚計測エリアの
位置が変化した場合、又は独立の場合は、すべての調整
がやり直しとなり、非常に時間がかかる。 本発明はワークの姿勢情報もロボツトの座標系に換算
できる換算方式を技術的課題とするものである。 〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 前記技術的課題を解決するための技術的手段は次の通
りである。即ち、ロボットハンドを有するロボットに取
り付けられた視覚センサによりロボット座標系の任意の
エリアで視覚計測が可能であり、視覚センサ座標系にお
けるワークの位置情報及び姿勢情報をロボットの基準座
標系におけるワークの位置情報及び姿勢情報に変換する
方式において、大きさの異なる２つの穴の位置情報に基
づいて視覚座標系におけるワークの姿勢情報を求め、前
記視覚座標系におけるワークの姿勢情報をロボット座標
系におけるワークの姿勢情報に換算するこものである。 （作用） 前記技術的手段は次のように作用する。即ち、ロボッ
トに取り付けられた視覚センサにより得られた視覚座標
系におけるワークの位置情報をロボット座標系における
ワークの位置情報に換算する。また、該視覚センサによ
り認識される大きさの異なる２つの穴の位置情報に基づ
いて得られた視覚座標系におけるワークの姿勢情報をロ
ボット座標系に換算する。このため軸対称製品等の姿勢
を正確に把握することができ、このようなワークについ
ても正確に把持することができる。 （実施例） 以下実施例について説明する。 第１図は多関節ロボツトで、１はロボツトコントロー
ラ、２はベース、３は第１アームで、４は第２アームで
あり、５は視覚センサ（TVカメラ）であり、６はロボツ
ト座標原点０で、７はハンドの中心のワーク把持中心点
０′である。 ８は第１アーム回転角度θ１、９は第２アーム回転角
度θ２であり、前記０はロボツト原点を、０″は視覚座
標原点10である。 第１図に於いて、ベース上のロボツトは回転自在な第
１アーム３と第２アーム４を持ち、第２アームの先端に
視覚センサ５が取り付けられており、第２図にこの視覚
部分の外観図を示す。 第３図に示すように視覚座標はロボツトのアーム角度
θ1,θ２によつて変化するものである。12で示す
θ′４、11で示すθ′３はθ１＝θ２＝０における各
々、視覚座標の傾きと、０′,0″の傾きであり、13で示
すa0、14で示すb0はθ１＝θ２＝０における０を原点と
した０″のXY座標値である。 ロボツト座標の任意のポイントＰの位置は、視覚座標
に於いて次のように表わせる。 〔l:ロボツト座標と視覚座標のスケール比〕 ここで、 θ３＝θ１＋θ２＋θ３′ ・・・（３） θ４＝θ１＋θ２＋θ４′ ・・・（４） である。 また、 （注）θ３′，θ４′,a0,b0は第３図に示す様にθ１＋
θ２＝０の場合であり、a0,b0は０′からｘ座標,y座標
である。 次にロボツト座標でのワークの姿勢は視覚座標に於い
て、 Ｗ＝ｗ＋θ４＋ψ ・・・（８） 但し、θ４＝θ１＋θ２＋θ４′で、 w,W:各々視覚座標とロボツト座標におけるワークの傾
き ψ：ロボツト座標上のワークの姿勢と組付角度のずれ
量 尚、治具と視覚座標における傾きｗは第４図に示し、
19は治具で、20はセンター孔、21は姿勢穴であり、x0,y
0は治具センター穴座標,x1,y1は治具姿勢穴座標であ
り、ｗは次式で計算される。 ｗ＝tan-1〔（y1−y0）／（x1−x0）〕 ・・・（９） 従つて、X0,Y0,θ1,θ２は既知であるので、予めl,θ
３′，θ４′,a0,b0,ψを求めておけば視覚座標上の位
置と姿勢がロボツト座標に変換出来ることになる。 従つて具体的にθ３′，θ４′,a0,b0の求め方を述べ
ると、最初にロボツト座標上の任意のポイント０′
（X0,Y0）を仮定し第５図、第６図に示す様にロボツト
座標を平行移動する。尚、第５図に於いて、X0,Y0はＸ
−Ｙ座標値における０′の座標系、Ｘ′−Ｙ′は新しい
ロボツト座標原点は０′であり、Ｐは視覚座標上の任意
のポイント、θ3,θ４は各々０′０″と視覚座標の傾き
であり、a,bはＸ′−Ｙ′座標系における０″のx,y成分
である。 又第６図に於いてP1,P2は視覚座標とロボツト座標が
既知のポイント、θ４″は視覚の傾き、θ３″は0,0″
のロボツト座標における傾き、A,Bは０″のロボツト座
標上でのX,Y座標を示す。 以下第６図について説明する。 P1（x1,y1,w1）,P2（x2,y2,w2）は視覚座標上の任意
のポイントであり、又その点のロボツト座標をP
1（X1′,Y1′,W1′）,P2（X2′,Y2′,W2′）とする。 この両者の関係が決定できれば、未知数l1,θ３″，
θ４″,A,B,ψが式（１），（２），（８），（10）を
用いて簡単に求まる。 従つて次にP1,P2の決定の手順を実施例に基づき説明
する。 （１） ロボツトハンドの軸中心に治具を把持する。 （２） ロボツトにより視覚エリアP1へ治具を置き、そ
の時のロボツト座標P1（X1′,Y1′,W1′）を記憶する。 （３） ロボツトハンドをアームの姿勢をかえずに視覚
エリアにはいらないように上昇させ、視覚によつて治具
の２つの穴の重心を求め、（９）式によりその治具の傾
きを求める。そしてその座標値（x1,y1,w1）をロボツト
へ転送しロボツトが記憶する。 （４） （１），（２），（３）をP2に関して再実行す
る。 以上によりP1,P2を決定する。 これにより、まず、 からｌが求まり、更にθ３″，θ４″,A,Bが求まるので
式（４），（５）により θ３′＝θ３″−θ１−θ２ ・・・（11） θ４′＝θ４″−θ１−θ２ ・・・（12） であり、 又、 であるから、（11）式によりa0,b0は次のようになる。 a0＝０′０″・cosθ３′ ＝０′０″cos（θ３″−θ１−θ２） b0＝０′０″・sinθ３′ ＝０′０″sin（θ３″−θ１−θ２） 更に（８）によりψを求めれば ψ＝W1′−θ４″−w1 以上により、視覚座標の位置，姿勢情報がロボツト座
標に換算できるものである。 尚、第２図に置いて、23はロボツトハンド、24は視覚
エリアで、ハンド23は治具19のセンタ穴20及び姿勢穴に
挿入されるものである。 〔発明の効果〕 本発明は次の効果を有する。すなわち、ロボット座標
系の任意のエリアで視覚計測を行うことができ、取り扱
うワークが軸対称のものだけでなく、姿勢をもつワーク
に対してもロボットハンドにより把持することができ
る。また、大きさの異なる２つの穴の位置情報に基づい
て視覚座標系におけるワークの姿勢情報を求め、このよ
うにして求められたワークの姿勢情報をロト座標系にお
けるワークの姿勢情報に換算するので、簡単な構成でワ
ークの位置情報及び姿勢情報を正確に決定することがで
きる。また、外乱光に影響されにくい穴の位置情報を認
識する方式であるので、ワークの位置情報及び姿勢情報
の精度をより向上させることができる。
・姿勢の情報の換算方式に関するもので、視覚を持つロ
ボツトに於いてワークの姿勢の有無にかかわらず利用で
きるものである。 （従来の技術） 本発明に係る従来技術としては、特開昭60−252914号
公報がある。 このものは比較的簡単な方法により視覚センサ座標示
の位置情報をロボツトの基準座標系の位置情報に換算す
る座標情報の換算方式である。 （発明が解決しようとする問題点） しかし前記方式は視覚センサをロボツトから独立させ
ていればロボツト座標と視覚座標の関係は一度このシス
テムを構成すれば変わることはないが、ロボツト座標内
に複数の計測を行う場合には、独立した多くの視覚セン
サを付ける必要がある。 更に従来の方式ではワークの姿勢を情報として得るこ
とはできない。 従つて次のような問題点がある。 （１） 座標変換が位置に対して行われているために、
軸対称の様なワークはよいが姿勢を持つワークに関して
はワークを把持組付ができない。 （２） 視覚センサの数が多くなるためにコストアツプ
になる。 （３） 対象製品等が変更となつて、視覚計測エリアの
位置が変化した場合、又は独立の場合は、すべての調整
がやり直しとなり、非常に時間がかかる。 本発明はワークの姿勢情報もロボツトの座標系に換算
できる換算方式を技術的課題とするものである。 〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 前記技術的課題を解決するための技術的手段は次の通
りである。即ち、ロボットハンドを有するロボットに取
り付けられた視覚センサによりロボット座標系の任意の
エリアで視覚計測が可能であり、視覚センサ座標系にお
けるワークの位置情報及び姿勢情報をロボットの基準座
標系におけるワークの位置情報及び姿勢情報に変換する
方式において、大きさの異なる２つの穴の位置情報に基
づいて視覚座標系におけるワークの姿勢情報を求め、前
記視覚座標系におけるワークの姿勢情報をロボット座標
系におけるワークの姿勢情報に換算するこものである。 （作用） 前記技術的手段は次のように作用する。即ち、ロボッ
トに取り付けられた視覚センサにより得られた視覚座標
系におけるワークの位置情報をロボット座標系における
ワークの位置情報に換算する。また、該視覚センサによ
り認識される大きさの異なる２つの穴の位置情報に基づ
いて得られた視覚座標系におけるワークの姿勢情報をロ
ボット座標系に換算する。このため軸対称製品等の姿勢
を正確に把握することができ、このようなワークについ
ても正確に把持することができる。 （実施例） 以下実施例について説明する。 第１図は多関節ロボツトで、１はロボツトコントロー
ラ、２はベース、３は第１アームで、４は第２アームで
あり、５は視覚センサ（TVカメラ）であり、６はロボツ
ト座標原点０で、７はハンドの中心のワーク把持中心点
０′である。 ８は第１アーム回転角度θ１、９は第２アーム回転角
度θ２であり、前記０はロボツト原点を、０″は視覚座
標原点10である。 第１図に於いて、ベース上のロボツトは回転自在な第
１アーム３と第２アーム４を持ち、第２アームの先端に
視覚センサ５が取り付けられており、第２図にこの視覚
部分の外観図を示す。 第３図に示すように視覚座標はロボツトのアーム角度
θ1,θ２によつて変化するものである。12で示す
θ′４、11で示すθ′３はθ１＝θ２＝０における各
々、視覚座標の傾きと、０′,0″の傾きであり、13で示
すa0、14で示すb0はθ１＝θ２＝０における０を原点と
した０″のXY座標値である。 ロボツト座標の任意のポイントＰの位置は、視覚座標
に於いて次のように表わせる。 〔l:ロボツト座標と視覚座標のスケール比〕 ここで、 θ３＝θ１＋θ２＋θ３′ ・・・（３） θ４＝θ１＋θ２＋θ４′ ・・・（４） である。 また、 （注）θ３′，θ４′,a0,b0は第３図に示す様にθ１＋
θ２＝０の場合であり、a0,b0は０′からｘ座標,y座標
である。 次にロボツト座標でのワークの姿勢は視覚座標に於い
て、 Ｗ＝ｗ＋θ４＋ψ ・・・（８） 但し、θ４＝θ１＋θ２＋θ４′で、 w,W:各々視覚座標とロボツト座標におけるワークの傾
き ψ：ロボツト座標上のワークの姿勢と組付角度のずれ
量 尚、治具と視覚座標における傾きｗは第４図に示し、
19は治具で、20はセンター孔、21は姿勢穴であり、x0,y
0は治具センター穴座標,x1,y1は治具姿勢穴座標であ
り、ｗは次式で計算される。 ｗ＝tan-1〔（y1−y0）／（x1−x0）〕 ・・・（９） 従つて、X0,Y0,θ1,θ２は既知であるので、予めl,θ
３′，θ４′,a0,b0,ψを求めておけば視覚座標上の位
置と姿勢がロボツト座標に変換出来ることになる。 従つて具体的にθ３′，θ４′,a0,b0の求め方を述べ
ると、最初にロボツト座標上の任意のポイント０′
（X0,Y0）を仮定し第５図、第６図に示す様にロボツト
座標を平行移動する。尚、第５図に於いて、X0,Y0はＸ
−Ｙ座標値における０′の座標系、Ｘ′−Ｙ′は新しい
ロボツト座標原点は０′であり、Ｐは視覚座標上の任意
のポイント、θ3,θ４は各々０′０″と視覚座標の傾き
であり、a,bはＸ′−Ｙ′座標系における０″のx,y成分
である。 又第６図に於いてP1,P2は視覚座標とロボツト座標が
既知のポイント、θ４″は視覚の傾き、θ３″は0,0″
のロボツト座標における傾き、A,Bは０″のロボツト座
標上でのX,Y座標を示す。 以下第６図について説明する。 P1（x1,y1,w1）,P2（x2,y2,w2）は視覚座標上の任意
のポイントであり、又その点のロボツト座標をP
1（X1′,Y1′,W1′）,P2（X2′,Y2′,W2′）とする。 この両者の関係が決定できれば、未知数l1,θ３″，
θ４″,A,B,ψが式（１），（２），（８），（10）を
用いて簡単に求まる。 従つて次にP1,P2の決定の手順を実施例に基づき説明
する。 （１） ロボツトハンドの軸中心に治具を把持する。 （２） ロボツトにより視覚エリアP1へ治具を置き、そ
の時のロボツト座標P1（X1′,Y1′,W1′）を記憶する。 （３） ロボツトハンドをアームの姿勢をかえずに視覚
エリアにはいらないように上昇させ、視覚によつて治具
の２つの穴の重心を求め、（９）式によりその治具の傾
きを求める。そしてその座標値（x1,y1,w1）をロボツト
へ転送しロボツトが記憶する。 （４） （１），（２），（３）をP2に関して再実行す
る。 以上によりP1,P2を決定する。 これにより、まず、 からｌが求まり、更にθ３″，θ４″,A,Bが求まるので
式（４），（５）により θ３′＝θ３″−θ１−θ２ ・・・（11） θ４′＝θ４″−θ１−θ２ ・・・（12） であり、 又、 であるから、（11）式によりa0,b0は次のようになる。 a0＝０′０″・cosθ３′ ＝０′０″cos（θ３″−θ１−θ２） b0＝０′０″・sinθ３′ ＝０′０″sin（θ３″−θ１−θ２） 更に（８）によりψを求めれば ψ＝W1′−θ４″−w1 以上により、視覚座標の位置，姿勢情報がロボツト座
標に換算できるものである。 尚、第２図に置いて、23はロボツトハンド、24は視覚
エリアで、ハンド23は治具19のセンタ穴20及び姿勢穴に
挿入されるものである。 〔発明の効果〕 本発明は次の効果を有する。すなわち、ロボット座標
系の任意のエリアで視覚計測を行うことができ、取り扱
うワークが軸対称のものだけでなく、姿勢をもつワーク
に対してもロボットハンドにより把持することができ
る。また、大きさの異なる２つの穴の位置情報に基づい
て視覚座標系におけるワークの姿勢情報を求め、このよ
うにして求められたワークの姿勢情報をロト座標系にお
けるワークの姿勢情報に換算するので、簡単な構成でワ
ークの位置情報及び姿勢情報を正確に決定することがで
きる。また、外乱光に影響されにくい穴の位置情報を認
識する方式であるので、ワークの位置情報及び姿勢情報
の精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は多関節ロボツトの説明図、第２図は第１図の要
部の外観斜視図、第３図はロボツトの位置変化による視
覚座標の変化図、第４図の（イ）は治具の斜視図で、
（ロ）は治具の傾きの説明図、第５図はロボツト座標の
０′への平行移動の説明図、第６図は視覚座標とロボツ
ト座標の関係説明図である。 ４……ロボツトアーム,5……視覚センサ。
部の外観斜視図、第３図はロボツトの位置変化による視
覚座標の変化図、第４図の（イ）は治具の斜視図で、
（ロ）は治具の傾きの説明図、第５図はロボツト座標の
０′への平行移動の説明図、第６図は視覚座標とロボツ
ト座標の関係説明図である。 ４……ロボツトアーム,5……視覚センサ。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ロボットハンドを有するロボットに取り付けられた
ロボットアームの先端の視覚センサによりロボット座標
系の任意のエリアで視覚計測が可能であり、視覚センサ
座標系におけるワークの位置情報及び姿勢情報をロボッ
トの基準座標系におけるワークの位置情報及び姿勢情報
に変換する方法において、ワーク上の大きさの異なる２
つの穴の位置情報に基づいて視覚座標系におけるワーク
の姿勢情報を求め、前記視覚座標系におけるワークの姿
勢情報をロボット座標系におけるワークの姿勢情報に換
算することを特徴とする、ロボット座標系と視覚座標系
のワークの位置・姿勢の換算方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32504787A JP3244268B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | ロボツト座標系と視覚座標系のワークの位置・姿勢の換算方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32504787A JP3244268B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | ロボツト座標系と視覚座標系のワークの位置・姿勢の換算方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166106A JPH01166106A (ja) | 1989-06-30 |
| JP3244268B2 true JP3244268B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=18172559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32504787A Expired - Fee Related JP3244268B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | ロボツト座標系と視覚座標系のワークの位置・姿勢の換算方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3244268B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0388006A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-12 | Okuma Mach Works Ltd | 座標変換を伴う現在位置表示機能を備えた数値制御装置 |
| JP2005271103A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Tookin:Kk | 作業用ロボット及びそのキャリブレーション方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60262216A (ja) * | 1984-06-08 | 1985-12-25 | Hitachi Ltd | ロボツト用計測方式 |
-
1987
- 1987-12-22 JP JP32504787A patent/JP3244268B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01166106A (ja) | 1989-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |